Kürzlich erzielte das Forschungsteam um Professor Xu Huaping vom Institut für Chemie der Tsinghua-Universität bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung von Fotolackmaterialien für den Extrem-Ultraviolett-Bereich (EUV). Sie entwickelten einen neuartigen Fotolack auf Basis von Polytelluoxan (PTeO), der eine neue Designstrategie für Schlüsselmaterialien in der modernen Halbleiterfertigung bietet.

Mit der Weiterentwicklung integrierter Schaltkreisprozesse in Richtung 7 nm und darüber hinaus ist die EUV-Lithografie mit 13.5 nm Wellenlänge zur Kerntechnologie für die fortschrittliche Chipherstellung geworden. Eigenschaften von EUV-Lichtquellen wie hoher Reflexionsverlust und geringe Helligkeit stellen jedoch größere Herausforderungen an die Fotolacke hinsichtlich Absorptionseffizienz, Reaktionsmechanismen und Defektkontrolle. Derzeit gängige EUV-Fotolacke verlassen sich häufig auf chemische Verstärkungsmechanismen oder metallsensibilisierte Cluster, um die Empfindlichkeit zu erhöhen, sind jedoch häufig mit Problemen wie komplexen Strukturen, ungleichmäßiger Komponentenverteilung, leichter Diffusion von Reaktionen und der Einführung stochastischer Defekte konfrontiert. Das Überwinden dieser Engpässe zur Konstruktion eines idealen Fotolacksystems ist eine zentrale Herausforderung im aktuellen Bereich der EUV-Lithografiematerialien. In der wissenschaftlichen Gemeinschaft besteht weitgehend Einigkeit darüber, dass ein idealer EUV-Fotolack die folgenden vier Schlüsselelemente gleichzeitig erfüllen sollte: 1) Hohe EUV-Absorptionskapazität zur Reduzierung der Belichtungsdosis und Verbesserung der Empfindlichkeit; 2) Hohe Energienutzungseffizienz, die sicherstellt, dass Lichtenergie effizient in Änderungen der Fotolackmateriallöslichkeit innerhalb eines kleinen Volumens umgewandelt wird; 3) Einheitlichkeit auf molekularer Ebene zur Vermeidung von Defektrauschen durch zufällige Komponentenverteilung und Diffusion; 4) Minimale Baueinheiten zur Eliminierung des Einflusses der Elementarmerkmalgröße auf die Auflösung und zur Reduzierung der Linienkantenrauheit (LER). Lange Zeit konnten nur wenige Materialsysteme alle vier Kriterien erfüllen.

Die Forschungsgruppe von Professor Xu Huaping entwickelte auf Grundlage ihrer früheren Erfindung des Polytelluoxans einen neuartigen EUV-Fotolack, der die Bedingungen des oben genannten idealen Fotolacks erfüllt. In dieser Studie baute das Team Tellur (Te), ein Element mit hoher EUV-Absorption, über Te-O-Bindungen direkt in das Polymerrückgrat ein. Tellur besitzt den höchsten EUV-Absorptionsquerschnitt aller Elemente mit Ausnahme der Edelgase Xenon (Xe), Radon (Rn) und des radioaktiven Elements Astat (At). Seine EUV-Absorptionskapazität übertrifft die von kurzperiodischen Elementen, die üblicherweise in traditionellen Fotolacken verwendet werden, und von Metallelementen wie Zn, Zr, Hf und Sn bei weitem, wodurch die EUV-Absorptionseffizienz des Fotolacks deutlich verbessert wird. Gleichzeitig ermöglicht die relativ niedrige Dissoziationsenergie der Te-O-Bindung eine direkte Hauptkettenspaltung bei EUV-Absorption, was Löslichkeitsänderungen hervorruft und eine hochempfindliche Positiventwicklung ermöglicht. Dieser Fotolack wird ausschließlich aus kleinen Einkomponentenmolekülen synthetisiert und vereint die Eigenschaften eines idealen Fotolacks in einem äußerst einfachen Design. Damit bietet er einen klaren und praktikablen Weg zur Herstellung von EUV-Fotolacken der nächsten Generation.

Polytelluoxan: Das ideale EUV-Fotolackmaterial

Diese Forschung bietet einen Weg zur Entwicklung von Fotolacken, der das hochabsorbierende Element Te, einen Hauptkettenspaltungsmechanismus und Materialgleichmäßigkeit integriert. Es wird erwartet, dass dies die Entwicklung von EUV-Lithografiematerialien der nächsten Generation fördert und die technologische Innovation fortschrittlicher Halbleiterprozesse unterstützt.

Die entsprechende Errungenschaft wurde am 16. Juli in Science Advances unter dem Titel „Polytelluoxan als ideale Formulierung für EUV-Fotolack“ veröffentlicht.

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Das Unternehmen liefert jährlich mehr als 2 Milliarden Einheiten aus und setzt mit seinen SiC-MOSFETs und ultraschnellen SBD-Dioden der 5. Generation Branchenmaßstäbe hinsichtlich Wirkungsgrad und thermischer Stabilität. SLKOR Das Unternehmen hält über 100 Erfindungspatente und bietet über 2,000 Produktmodelle an. Das Unternehmen erweitert sein IP-Portfolio kontinuierlich um Leistungsbauelemente, Sensoren und Power-Management-ICs. Zertifizierungen wie ISO 9001, EU RoHS/REACH und CP65-Konformität belegen das unermüdliche Engagement des Unternehmens für technologische Innovation, schlanke Fertigung und nachhaltige Entwicklung.